Jens Asbjørn Bøgen
Ny forskning kastar nytt ljus över hur galaxer som Vintergatan växer och varför deras stjärnor uppvisar oväntade kemiska signaturer. Detta ger nya insikter om de krafter som formade vårt kosmiska närområde.
Astronomer har länge lagt märke till att stjärnorna runt solen faller in i två tydligt avgränsade kemiska grupper, uppdelade efter sina halter av magnesium och järn.
Uppdelningen är så markant att den framträder som två tydliga spår i diagram över kemiska abundanser, men orsaken bakom denna ”bimodalitet” har förblivit obesvarad.
Galaxkemi i fokus
En studie som publicerats i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society analyserar detta mysterium med hjälp av högupplösta Auriga-simuleringar – digitala modeller som efterliknar födelsen och utvecklingen av galaxer liknande Vintergatan.
Forskare från Institutet för kosmosvetenskaper vid Barcelonas universitet (ICCUB) och Frankrikes Centre national de la recherche scientifique (CNRS) undersökte 30 sådana simulerade system för att spåra hur deras kemiska fingeravtryck uppstod.
Teamet betonar att avkoda Vintergatans kemiska register är avgörande för att förstå inte bara vår egen galax historia, utan också bildandet av andra system, såsom Andromeda, där en liknande uppdelning i stjärnkemin inte har observerats.
”Den här studien visar att Vintergatans kemiska struktur inte är en universell ritning”, sade huvudförfattaren Matthew Orkney från ICCUB och Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) i en artikel från Royal Astronomical Society.
Han tillade: ”Galaxer kan följa olika vägar för att nå liknande resultat, och denna mångfald är nyckeln till att förstå galaxutveckling.”
Vägar till bimodalitet
Enligt forskarna visar simuleringarna att två separata kemiska sekvenser kan uppstå genom en rad olika evolutionära förlopp.
Vissa galaxer genomgår intensiva perioder av stjärnbildning som därefter avstannar, medan andra uppvisar en gradvis förändring som drivs av skiftningar i tillförseln av gas från omgivningen.
Resultaten utmanar också tidigare antaganden om att en dramatisk kollision – som Vintergatans tidigare möte med dvärgsystemet Gaia-Sausage-Enceladus – skulle vara nödvändig för att skapa den kemiska uppdelningen.
I stället pekar författarna på infallande metallfattig gas från det circumgalaktiska mediet som en avgörande faktor bakom bildandet av en andra gren av stjärnor.
Framåtblick
Studien noterar att formen på dessa kemiska spår stämmer nära överens med varje galax tidslinje för stjärnbildning, vilket stärker idén om att kemiska mönster ger en inblick i galaxers långsiktiga beteende.
”Den här studien förutspår att andra galaxer bör uppvisa en mångfald av kemiska sekvenser. Detta kommer snart att kunna undersökas i eran med 30-meters teleskop, då sådana studier av externa galaxer blir rutin”, sade Dr. Chervin Laporte (ICCUB-IEEC, CNRS–Observatoire de Paris och Kavli IPMU).
Han fortsatte: ”I slutändan kommer dessa också att hjälpa oss att ytterligare förfina den fysiska utvecklingsvägen för vår egen Vintergata.”
Framtida observationer med teleskop som JWST samt uppdrag som PLATO och Chronos förväntas testa dessa förutsägelser med en aldrig tidigare skådad precision.
Källor: ICCUB, CNRS, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
